Technische Ausstattung der Labore
Additive Fertigung
Mikrostrukturuntersuchungen
Rasterelektronenmikroskop (REM)
Das Rasterelektronenmikroskop (Philips XL 30, LaB6, 30kV, siehe folgendes Bild) ist für die Bilddarstellung ausgestattet mit einem Sekundärelektronendetektor (SE-Detektor, Bild REM2), der bevorzugt bei der Abbildung der Topographie (z.B. Bruchflächen) zum Einsatz kommt, sowie einem Rückstreuelektronendetektor (BSE-Detektor, Bild REM2), u.a. zur Untersuchung metallisch ebener Schliffproben.
Für die Messung der Kornorientierung kristalliner metallischer Werkstoffe nach dem EBSD-Verfahren steht eine Messeinrichtung mit entsprechender Software (OIM) zur Verfügung.
Außerdem enthält das REM zusätzlich eine Einrichtung (EDX-Detektor, siehe obiges Bild) mit dazugehöriger Auswertungssoftware für die Mikrobereichsanalyse, die qualitative und quantitative Aussagen bezüglich der lokalen Zusammensetzung gestattet. Zusätzlich ermöglicht diese Software die Aufnahme von Elementverteilungsbildern.
Mikroskope
Stereomikroskop
Für die makroskopische Betrachtung von Untersuchungsgegenstände steht ein Stereomikroskop (Leitz WILD M3Z) zur Verfügung.Digitale Bildaufnahmen bis zu einer Vergrößerung 40:1 sind mit dieser Mikroskopeinrichtung möglich.
Auflichtmikroskop
Auflichtmikroskope der Firma Zeiss (Axioskop2) und einer Leica MC170HD Kamera gestatten bis zu einer Vergrößerung von 1000:1 die Untersuchung der Mikrostruktur an ebenen polierten und geätzten Proben.
Olympus 3D Laser-Messmikroskop LEXT OLS 4000
Das 3D-Laser-Messmikroskop LEXT OLS4000 ist für die Bildgebung auf Nanometerebene, 3D-Messung und Rauheitsmessung
konzipiert. Vergrößerungen von 108x – 17.280x möglich.
Polytec 3D-Scanning Vibrometer (PSV 400/500 3D)
Die detektierten Schwingformen und Eigenmoden helfen bei akustischen und strukturdynamischen Fragestellungen, Ultraschallanalysen, FEM-Validierung bis hin zu zerstörungsfreiem Prüfen.
Dank gleichzeitiger Messung von In-Plane und Out-of-Plane Daten ermöglicht das PSV-3D aussagekräftige Betriebsschwingformanalysen und Finite-Elemente-Simulationsmodelle zu validieren – für Frequenzen von DC bis 25 MHz und Schwinggeschwindigkeiten von 0,01 µm/s bis 30 m/s.
Mikrohärteprüfer
Kleinlasthärteprüfgerät nach Vickers
Struers Duramin-1/-2
Messbereich HV0,5-HV2
Röntgendiffraktometer
Panalytical X’Pert
Es können folgende Röntgenfeinstruktur-Untersuchungen durchgeführt werden:
Qualitative und Quantitative Phasenanalyse
Identifizieren von unbekannten Substanzen und Bestimmung von Phasenanteilen bei Gemischen.
Kristalluntersuchungen
Bestimmung der Kristallstruktur /-typ, Größe des Kristallgitters, Gitterkonstante, Gitterparameter.
Eigenspannungsmessung
Mechanische Spannungen ohne Einwirkung äußerer Kräfte. Die Spannungsmessung beruht auf der Ermittlung von Gitterdehnungsverteilungen.
Texturbestimmung
Texturen können durch Ziehen und Walzen entstehen. (Anisotropie – gerichtete Anordnung der Kristalle).
Bestimmung der Vorzugsorientierung einzelner Kristalle.
Ebenfalls können Messungen und unterschiedlichen Gasatmosphären und bei 1500°C durchgeführt werden.
Transmissionenelektronenmikroskop (TEM)
Transmissions-Elektronen-Mikroskop Talos F200X
Focused Ion Beam (FIB)
Das Ultra-hochauflösende Focused Ion Beam System (FIB) (Helios Nanolab 600, siehe Bild unten) dient zur 3D Materialcharakterisierung, Fehleranalyse und Nanocharakterisierung. Die Elektronenoptik hat eine Auflösung von 0,9nm @ 15kV und 1,4nm @ 1kV und ist mit einer ultra-high-brightness-Feldemissionsquelle mit magnetischer Immersionslinse und SE und RE Inlens Detektoren ausgestattet. Die Ionenoptik verfügt über eine Auflösung von 5nm @ 30kV. Durch das ResolveRT Softwarepaket besteht die Möglichkeit aus 2-dimsionalen Schnitten 3-dimensionale Bildrekonstruktionen zu erstellen.
Analyselabor
Wasserstoffanalyse
Der H836 Elementen Analysator wurde für das Messen von Wasserstoff, des Wasserstoffgehalt von anorganischem Material, sowie Eisen- und Nichteisenlegierungen feuerfeste Materialen entwickelt. Dabei wird die Interntgas-Fusions-Technik genutzt.
Das Gerät besitzt ein spezielles, auf Microsoft Windows basiertes Touch Screen System. Dieses System bietet Ihnen den kompletten Zugang zu Analyse Einstellungen, Diagnostiken und vielem mehr, ohne viel Platz zu benötigen.
Kolenstoff- und Schwefelanalyse
CS Analysesystem für anorganische Feststoffe mit sehr breitem Einsatzspektrum
– robustes Universaldesign für den Einsatz „vor Ort“ als auch im High Tec Labor
– C/S Messungen von 1-2 ppm bis 100 % (einwaagenabhängig)
– Steuerung über DSP Controller und/oder Leco Windows Software
– vollautomatische Ofenreinigung mit Staubfallenreinigung (Leco exklusiv!)
– Hochfrequenzverbrennung bei 2300 °C
– Analysenzeit von ca. 40 Sekunden
– (Option) Autoloader für 20 Positionen mit Schnellladeeinrichtung und weitere Automatisierungsmöglichkeiten
Vakuumglühapparatur
Vakuumglühapparatur bis 1100°C
Volumetrie
Emissionsspektrometrie
Der Metallanalysator, Emissionsspektrometer der Firma Spectro Analytical Instruments GmbH & Co. KG in Kleve (SPECTROMAXx), erfüllt die vielfältigen Anforderungen, insbesondere hinsichtlich der Messvielfalt an unterschiedlichen Legierungen, die innerhalb des Instituts für Werkstofftechnik im Rahmen von Forschungsprojekten, Schadensanalysen und sonstigen Werkstoffuntersuchungen zum Einsatz kommen. Das angebotene Spektralanalysegerät verfügt über eine hochauflösende CCD Optik, die den Ansprüchen in einem moderen Analyselabor entspricht und ermöglicht die Bestimmung der chemischen Zusammensetzung an Eisen-, Nickel-, Titan- und Aluminiumbasislegierungen.
Hochtemperaturlabor
Thermo-Gravimetrie
Thermogravimetrie im Zusammenhang mit einer Magnetschwebewaage eignet sich insbesondere in hochkorrosiven Umgebungsatmosphären oder immer dann, wenn mit dem Auftreten flüchtiger Gasspezies zu rechnen ist. Im Gegensatz zu konventionellen Thermogravimetrie-Systemen findet eine räumliche Trennung von Waagenmechanik und Reaktor über eine magnetische Kopplung statt. Dabei wird die Probe mittels eines an der Probenaufhängung angebrachten Permanentmagneten bzw. eines waagenseitigen Elektromagneten in Schwebe gehalten und die Masseänderung über induktive Wegaufnehmer erfasst. Die von der Fa. Rubotherm konstruierte Magnetschwebethermowaage (0,1 µg maximal Messgenauigkeit, Probenmasse bis 25 g) erlaubt eine vollautomatische Versuchsdurchführung bis Temperaturen von max. 1600 °C unter isothermen wie thermozyklischen Bedingungen. Neben Laborluft können beliebig mischbare Gaszusammensetzungen sowie Vakuum als Umgebungsatmosphäre dienen. Dabei kann der Sauerstoffgehalt ständig über eine ZrO2-Messzelle kontrolliert werden.
VHCF-Labor (Very High Cycle Fatigue)
Hochfrequenzermüdung 1kHz
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Bei diesem Prüfsystem der MTS handelt es sich um eine servohydraulische Hochfrequenz-Ermüdungsprüfmaschine mit einer maximal realisierbaren Prüffrequenz von 1 kHz.
Derart hohe Frequenzen lassen sich zum einen durch die sehr kompakte Bauweise des Lastrahmens (verstärkters Querhaupt, verkürzte Säulen mit größerem Durchmesser, eine Sockelausführung in verstärkter Ausführung und eine Verbindungsstrebe zwischen den oberen Säulenenden zur Erhöhung der Steifigkeit) realisieren. Zum anderen verfügt das Prüfsystem über ein speziell auf die Hochfrequenztechnik zugeschnittenes Servoventil (Voice-Coil-Ventil), welches durch eine elektromechanische Umschaltung und einen mehrstufigen Regelkreis das entsprechend schnelle Ansprechverhalten des Prüfsystems ermöglicht. Das Leistungsspektrum der Hochfrequenz-Prüfmaschine liegt bei einer stat. Prüflast von ± 25 kN. Das zugehörige Softwarepaket der MTS ermöglicht die Durchführung verschiedenster Testanwendungen, von dereinstufigen Zug-Druck-Wechselbeanspruchung bis hin zur Generierung von Lastkollektiven. Das Prüfsystem ist zudem ausgestattet mit einer Hochfrequenz-Induktionsheizung, welche insbesondere zur Charakterisierung des isothermen VHCF-Verhaltens hochwarmfester Legierungen zum Einsatz kommt. |
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Hochfrequenzermüdung 20kHz
Bei dem am Institut für Werkstofftechnik zur Verfügung stehende Prüfstand wird Ultraschall im Frequenzbereich bis 21,5 kHz zur Durchführung von Ermüdungsversuchen von metallischen Werkstoffen im Resonanzbereich eingesetzt.
Durch den extrem hohen Frequenzbereich können mit dieser Methode Lebensdauerbereiche von bis zu 10^10 Lastspielen in einer zeitlich vertretbaren Versuchsdauer abgedeckt werden.
Es handelt sich bei dem Prüfstand um eine Entwicklung aus der Arbeitsgruppe von Prof. Mayer an der Boku in Wien.
Bei dem beschriebenen System handelt es sich um ein Schwingungssystem, bei dem die einzelnen Komponenten dergestalt aufeinander abgestimmt sein müssen, dass definierte Nulldurchläufe von Spannung und Dehnung an bestimmten, messtechnisch überwachten Stellen im System hervorgerufen werden. Beeinflusst wird das System zum einen durch das Schwingungsverhalten der beweglichen Komponenten und zum anderen durch die mittels Ultraschall-Generator produzierten und mittels Wandler in mechanische Schwingungen umgesetzten Stromsignale.
Hierbei werden mittels Frequenzgenerator sinusförmigen Hochfrequenzsignale erzeugt, die durch einen piezoelektrischen Wandler in eine mechanische Vibration transformiert werden.
Mit Prüfstand 1 können Versuche bei Wechselbelastung durchgeführt werden.
Mit Prüfstand 2 kann mit einer Vorlast bzw. Schwellenlast gearbeitet werden.
Resonanzpulsator
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Die Resonanzprüfmaschine des Typs Testronic der Fa. Rumul ist für Kräfte bis zu 250 kN und Schwingwege bis zu 8 mm konzipiert. Der realisierbare Frequenzbereich reicht von 45 bis ca. 260 Hz. Die Kraftaufbringung erfolgt mittels eines in seiner Masse in insgesamt 8 Stufen veränderbaren Masseschwingers und erlaubt somit die Abdeckung eines breiten Frequenz- und Amplitudenspektrums bezogen auf die jeweilige Probensteifigkeit. Damit ist eine relativ große Flexibilität gewährleistet, was die Dimensionierung und die Geometrie bauteilähnlicher Proben anbetrifft, so dass diese Prüfmaschine damit das Leistungsspektrum des VHCF-Labors komplettiert. Mit Hilfe der speziell auf die Testronic Resonanz-Prüfmaschine abgestimmte Software der Fa. Rumul besteht neben der allgemeinen Versuchssteuerung auch die Möglichkeit einer gezielten Erfassung des Rissfortschritts nach ASTM E647. Hierbei bietet die Software die Möglichkeit der Risserfassung nach der indirekten Potentialmethode, der direkten Potentialmethode und der Compliance-Methode. |
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Hydropulslabor
Servohydraulische Prüfmaschinen
50 kN MTS 810 mit Induktionsheizung
| Mit der servohydraulischen Prüfmaschine werden isotherme und thermomechanische Versuche durchgeführt. Ausgestattet ist die 50 kN MTS 810 mit einer Trumpf Hüttinger HF-Induktionsheizung (bis 1000°C) und einem Hochtemperaturdehnungsaufnehmer. Sie verfügt über ein digitales Reglersystem MTS Teststar IIs, welches über die Regelung von Weg, Kraft und Dehnung hinaus die Verwendung berechneter Regelkanäle ermöglicht. Dadurch können auch komplexe Größen wie z.B. die plastische Dehnung oder der Spannungsintensitätsfaktor im geschlossenen Regelkreis als Regelgrößen genutzt werden. Das Servoventil der Prüfmaschine ist auf hohe Regelgenauigkeit ausgelegt und die Feinausrichteinheit in Kombination mit hydraulischen Präzisionsspannfuttern erlaubt die biegemomentfreie Einspannung der Proben Kraftmessdose: 50 kN Einspannung: Rundproben: 12 mm; 8 mm Flachproben: 3 mm Verfahrweg: 200 mm Frequenz: max. 30 Hz (abhängig von der Regelart) Induktionsheizung: max. 1000 °C |
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Schenk 160kN
| Die Servohydraulische Prüfmaschine ist mit einem MTS Teststar 2 S Regler ausgestattet. |
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Schenk 100kN
| Die Prüfmaschine ist mit einer Tieftemperaturprüfkammer für eine Stickstoffkühlung bis -150°C ausgestattet. Auch können mit einer 3-Zonen-Wiederstandsheizung Versuche bis 1150°C durchgeführt werden. Die Servohydraulische Prüfmaschine wird mit einem MTS Teststar 2 S Regler betrieben |
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100kN MTS 810 mit Vakuumsystem
| Die 100 kN MTS ermöglicht mit einem am Lehrstuhl entwickelten Vakuumrezipienten (p<10-4 mbar) die Durchführung von isothermen und thermomechanischen Ermüdungsversuchen. Ausgestattet ist die 100 kN MTS 810 mit einer Trumpf Hüttinger HF-Induktionsheizung (bis 1000°C) und einem vakuumtauglichen Hochtemperaturdehnungsaufnehmer. Sie verfügt über ein digitales Reglersystem MTS Teststar IIs, welches über die Regelung von Weg, Kraft und Dehnung hinaus die Verwendung berechneter Regelkanäle ermöglicht. Dadurch können auch komplexe Größen wie z.B. die plastische Dehnung oder der Spannungsintensitätsfaktor im geschlossenen Regelkreis als Regelgrößen genutzt werden. Durch ein Glasfenster im Vakuumrezipienten ist es möglich, die Probenoberfläche während der Versuchsdurchführung mit optischen Methoden zu analysieren. Zur Risslängenmessung kann eine DC-Potenzialsonde integriert werden. Die MTS kann mit einer Frequenz von 30 Hz prüfen. Allerdings nicht im Vakuum, da der Dehnungsaufnehmer über Federkraft an die Probe gedrückt wird. Bei TMF Versuchen im Vakuum beträgt die Abkühlphase meist 100-200 Sekunden. Daraus ergibt sich dann die Prüffrequenz. Isotherm mit Dehnungsaufnehmer kann man mit maximal 2 Hz prüfen. Kraftmessdose: 100 kN Einspannung: Rundproben: 12 mm; 8 mm Flachproben: 3 mm Verfahrweg: durch den Vakuumrezipienten auf ca. 20 mm begrenzt Frequenz: bei TMF durch Abkühldauer bestimmt Induktionsheizung: bis 1000°C Vakuumsystem: p<10-4 mbar |
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100kN MTS 810 mit Kammer
| Die Servohydraulische Prüfmaschine ist mit einem MTS Teststar 2 S Regler ausgestattet. An der Püfmaschine kann mit einer Kammer mit gekühlten Umgebungsflüssigkeit geprüft werden. |
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Schenk 1600kN
| Die Servohydraulische Prüfmaschine ist mit einem MTS Teststar 2 S Regler ausgestattet. |
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Schenk 250kN
| Die Servohydraulische Prüfmaschine ist mit einer Klimakammer und einem Flex Test Regler ausgestattet. |
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Wärmebehandlungslabor
Glühöfen bis 1500°C
Schutzgasofen
Vakuum-3 Zonenofen bis 1000°C
Mechanische Werkstoffprüfung
Zugprüfmaschinen
Hegewald & Peschke
| Die Flachzugprüfmaschine von Hegewald&Peschke – Inspect 100 wird in Verbindung mit einem Videoextensiometer von Mercury – RTx64 betrieben |
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Zwick
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An der Zugprüfmaschine der Firma Zwick 220kN werden kurze und lange Proportionalstäbe mit unterschiedlichem Gewinde geprüft. |
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Geräte für werkstoffkundliche Routineuntersuchungen
Zeitstandsanlage
Probenpräparation
allgemeine Probenpräparation
Trennmaschinen:
Discotom
Cuto 1
Brillant 210
Low
Drahtsäge
Einbettmittel:
Cito Fix
Varidur 3000
Technovit 4000 und 5000
Duroplast blau
EpoMet
ProbeMet
SiC-Nassschleifpapier:
60, 80, 120, 220, 320, 400, 500, 800, 1000, 1200, 2400, 4000<br
Schleifpoliermaschinen:
Jean Wirtz
Struers Rotopol-2
Wirtz
Poliermittel:
Tonerde
OP-S
Diamantsuspensionen<br
Elektrolyt:
Lectopol-5
Dimple-Grinder
Drahtsäge
Ionendünnung
Präzisionswaage Sartorius CP124S
Aktualisiert um 15:03 am 13. August 2021 von gk408
